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淺談耐火電纜燃燒試驗及材料選擇
閱讀：1490 發(fā)布時間：2020-10-26
引言：耐火電纜是在火災(zāi)發(fā)生時,仍能保證線路在一定時間里正常通電,以滿足萬一發(fā)生火災(zāi)時通道的照明、應(yīng)急廣播、防火報警裝置、自動消防設(shè)施及其它應(yīng)急設(shè)備的正常供電,使人員及時疏散。據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)電氣火災(zāi)中，電線和電纜的事故率約占40%。因而，準(zhǔn)確掌握阻燃電纜和耐火電纜的分類與正確選用，對工程設(shè)計、施工及電線電纜火災(zāi)的防范具有一定的借鑒意義。
一、什么是耐火電線電纜
耐火電線電纜是具有防火性能電線電纜的總稱，通常分為阻燃電線電纜和耐火電線電纜兩種。
所謂耐火電線電纜，就是在規(guī)定火焰條件下能夠保持一定時間正常運行的電線電纜，或者說在燃燒條件下能夠保持線路完整的電線電纜。根據(jù)國內(nèi)耐火電線電纜生產(chǎn)水平和我公司的現(xiàn)有狀況，我公司生產(chǎn)的多為0.6/1.0KV及以下耐火電纜。在GB/T19666-2005標(biāo)準(zhǔn)中是這樣規(guī)定的：0.6/1.0KV及以下電纜在額定的電壓下，供火溫度為750+50℃℃，供火時間90min+冷卻時間15min，2A熔斷器不斷或指示燈不亮。
耐火電線電纜。目前從生產(chǎn)工藝角度來分有兩大類：
1、以云母帶繞包為主要防火手段的線纜。其特點：成本較低，生產(chǎn)長度不受限制，安裝使用方便。
2、以氧化鎂為主要防火手段的線纜。其特點：成本較高，生產(chǎn)長度嚴(yán)格，連接安裝使用較為繁瑣。但從耐火性能來看，后者更勝*。
耐火電纜*:在950-1000℃的火焰中和額定電壓下耐受燃燒,能保持電纜正常工作至少90min,所用的包帶為兩層,內(nèi)層云母帶選用耐火有機硅單面玻璃金云母帶,該云母帶選用有機硅為膠粘劑沾接云母紙,單面以無堿玻璃布為補強材料,經(jīng)過上膠,符合,烘培,分切而成的帶狀耐火云母帶.在常態(tài)時具有良好的柔軟性.
二、耐火電纜燃燒試驗
1、阻燃電纜
阻燃電纜按國家實驗標(biāo)準(zhǔn)(GB12666-99)可分為三個等級：ZRA、ZRB、ZRC。在一般產(chǎn)品命名中，ZRA通常用GZR表示，屬稱高阻燃電纜或隔氧層電纜或高阻燃隔氧層電纜。ZRC在一般阻燃產(chǎn)品中表示ZR。
阻燃電纜是保持普通電纜的電性能和理化性能的同時，具有自熄性，即不易燃燒，或當(dāng)電纜因故自身著火或是外火源引燃著火時，在著火熄滅后電纜不再繼續(xù)燃燒，或燃燒時間很短(60分鐘以內(nèi))，或延燃長度很短。
2、耐火電纜
耐火電纜按國家實驗標(biāo)準(zhǔn)(GB12666-99)可分為二個等級：NHA、NHB;在一般產(chǎn)品命名中，NHA通常用GNH表示，屬稱高耐火電纜。NHB在一般耐火產(chǎn)品中表示為NH。
耐火電纜在火災(zāi)發(fā)生時能持續(xù)工作(傳送電流和信號)，其本身延燃與否不在考核之列。阻燃電纜在火災(zāi)發(fā)生時很快中止工作，其功能在于難燃和不波及能自熄。耐火電纜750～800℃的火焰燃燒中維持180分鐘正常運行。
3、關(guān)于"實體"耐火試驗?zāi)康模阂皇菣z測消防設(shè)備通常選用的電纜及敷設(shè)方式在實體火災(zāi)實驗中的延續(xù)供電能力；二是常用電纜在火災(zāi)時，有消防噴水和重物墜落的情況下能否保證供電；三是火災(zāi)時，礦物絕緣電纜降低截面等級使用，能否正常啟動消防設(shè)備。
4、根據(jù)GB12666.6規(guī)定。耐火電纜分為A類和B類。電纜在外部火源750～800℃(或950～1000℃)直接燃燒下，90min內(nèi)仍能通電。就判定為B類(或A類)耐火。
5、相關(guān)試驗方法標(biāo)準(zhǔn)：與電纜燃燒有關(guān)的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)有許多。GB12666-1990規(guī)定了電線電纜燃燒，其中GB12666.3-1990規(guī)定了單根電纜水平燃燒試驗方法，GB12666.4-1990規(guī)定了單根電線電纜傾斜燃燒試驗方法。GB18380.1-2001和GB18380.2-2001替代GB12666.2-1990中的DZ一1法和DZ一2法規(guī)定了單根電纜垂直燃燒試驗方法。GB18380.3-2001替代GB12666.5-1990規(guī)定了成束電纜的燃燒試驗方法。GB/Tl7651-1998規(guī)定了電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測定。GB/T17650-1998規(guī)定了取自電纜或光纜的材料燃燒時釋出氣體的試驗方法，GB/T19216-2003規(guī)定了在火焰條件下電纜或光纜的線路完整性試驗。
三、耐火電纜材料的選擇
上世紀(jì)80年代，電纜研究所成功試制并生產(chǎn)了氧化鎂絕緣電纜，為耀華-皮爾金頓玻璃廠設(shè)備配套，從而國產(chǎn)氧化鎂電纜在國內(nèi)打開了市場。由于銅價問題影響了氧化鎂電纜的廣泛使用，云母帶繞包加塑料絕緣耐火電纜迅速崛起，確實對氧化鎂電纜沖擊很大，加上商業(yè)抄作升溫，云母帶絕緣耐火電纜在行業(yè)中風(fēng)行一時，只要有檢測報告，似乎發(fā)生火災(zāi)時這種電纜就能保持線路完整性。這里并不否認(rèn)優(yōu)質(zhì)云母帶絕緣耐火電纜可以在火災(zāi)時維持一段時間，但到底可維持多長，很難有數(shù)字概念表達(dá)，再說各廠產(chǎn)品良莠不齊，遇到劣質(zhì)產(chǎn)品則杞人憂天之念也不無道理。
關(guān)于對耐火電纜的導(dǎo)體材料，云母帶，絕緣料，輔助材料的選擇做如下闡述。
1、導(dǎo)體材料和導(dǎo)電線芯結(jié)構(gòu)的選擇
鋁導(dǎo)體的熔點為685℃而耐火電纜試驗時依據(jù)GB/T19216供火溫度要達(dá)到750+50℃℃顯然鋁導(dǎo)體是不能做耐火電纜的；銅的熔點在1000℃以上，所以可以做耐火電纜的導(dǎo)體。
截面1.0mm2及以下的銅線，在高溫下雖不熔化，但由于線芯太細(xì)，極易因局部過熱和輕微的外界影響而發(fā)生斷裂，喪失正常的通電功能，因此不推薦1.0mm2及以下的銅線做耐火電纜.
軟結(jié)構(gòu)束線，因?qū)w表面的不光滑平整，將對云母帶造成的損傷，生產(chǎn)出的耐火電纜性能不穩(wěn)定。
大截面的電纜扇形芯導(dǎo)體不易做耐火電纜，圓形芯導(dǎo)體適合做耐火電纜。因為圓形結(jié)構(gòu)比扇形結(jié)構(gòu)表面光滑，云母帶的受力情況比較均勻，不會對云母帶造成損傷，而且圓形結(jié)構(gòu)比扇形結(jié)構(gòu)節(jié)約云母帶，成本低。
2、云母帶的選擇根據(jù)我們公司的實際生產(chǎn)狀況
多用金云母和合成云母。合成云母的耐火溫度要高于金云母的耐火溫度。由于國家標(biāo)準(zhǔn)中取消了對耐火電纜的分級要求，實際生產(chǎn)中可以根據(jù)客戶的要求選擇耐火云母帶，從耐火電纜的安全性和確保耐火電纜質(zhì)量穩(wěn)定性考慮，建議均用合成云母。
3、絕緣材料的選擇耐火電纜的常用絕緣料多為PVC和PE,XLPE等，但使用PE,XLPE的效果要優(yōu)于PVC，因為在750+50℃℃的高溫下，電纜的絕緣材料早已燃燒不存在，但不同的絕緣料燃燒后的殘留物資對云母帶的影響不同，下面做以下闡述：
PVC的組要成分為PVC樹脂和CaCO3根據(jù)其燃燒機理粘附在云母帶的外面，它的燃燒固體殘留物CaOCacl2的混合物處于比較穩(wěn)定的狀態(tài)，粘附在云母帶的外面，在燃燒過程會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，擠壓云母帶，使云母帶受到損傷，影響耐火性能。
PE,XLPE是幾乎無填充物的純凈的炭氫化合物，其燃燒產(chǎn)物co2和水蒸氣自然逸出，只有極少量的固體雜質(zhì)殘留在云母帶上，不會對云母帶造成損傷。
因此可以看出PVC和PE,XLPE等雖都可以做耐火絕緣，但使用PE和XLPE要比PVC效果好。
4、輔助材料的選擇作為耐火電纜的輔助材料包帶和填充雖不是關(guān)鍵材料，但應(yīng)依據(jù)燃燒后生成殘留物少的原則。